Traitement du gaz naturel

Une comparaison des images 12.2 et 12.3 illustre l’importance du traitement du gaz naturel pour la purification du gaz naturel brut afin d’obtenir un gaz de qualité pipeline. En général, le traitement du gaz naturel comprend les étapes suivantes :

• Élimination du condensat et de l’eau
• Élimination des gaz acides
• Déshydratation – élimination de l’humidité
• Élimination du mercure
• Rejet de l’azote
• Récupération du GNL, Séparation, fractionnement et traitement des liquides de gaz naturel

En plus de ces procédés, il est souvent nécessaire d’installer des laveurs et des réchauffeurs à la tête de puits ou à proximité. Les épurateurs éliminent le sable et les autres impuretés à grosses particules. Les réchauffeurs veillent à ce que la température du gaz naturel ne tombe pas trop bas et ne forme pas un hydrate avec l’eau présente dans le flux gazeux. Les hydrates de gaz naturel sont des solides ou des semi-solides cristallins semblables à de la glace qui peuvent entraver le passage du gaz naturel dans les vannes et les tuyaux.

Un diagramme généralisé de l’écoulement du gaz naturel est présenté à la figure 12.2 . Après un lavage initial pour éliminer les particules, la première étape du traitement du gaz naturel est l’élimination du condensat (huile) et de l’eau qui est réalisée en contrôlant la température et la pression du flux d’entrée provenant du puits, comme le montre la figure 12.4. Le gaz séparé dans cette unité est envoyé à la récupération des gaz acides ; le condensat ou le pétrole récupéré est généralement envoyé à une raffinerie pour être traité, tandis que l’eau est éliminée, ou traitée comme une eau usée.

Figure 12.2. Schéma généralisé de traitement du gaz naturel .

Figure 12.3. Elimination des condensats et de l’eau .

Les gaz acides (H2S et CO2) sont séparés généralement par absorption dans une solution d’amine, comme discuté pour la récupération du H2S dans une raffinerie de pétrole dans la leçon 10. Le H2S récupéré est envoyé dans une unité combinée Claus-SCOT (traitement des gaz résiduels) pour être converti en soufre élémentaire, comme cela a également été abordé dans la leçon 10. Après avoir éliminé les gaz acides, le flux de gaz naturel est envoyé dans une unité de déshydratation pour éliminer l’eau, généralement par absorption dans une unité de glycol, suivie de l’élimination du mercure (par adsorption sur du charbon actif ou d’autres sorbants), et du rejet de l’azote soit par cryogénie, soit par adsorption, soit par absorption selon la concentration d’azote. La dernière étape de la séquence de traitement est l’extraction, le fractionnement et le traitement des liquides de gaz naturel (LGN), comme décrit à la figure 12.4.

Figure 12.4 : Séparation et fractionnement des liquides de gaz naturel

Les liquides de gaz naturel (LGN) ont une valeur plus élevée en tant que produits séparés.

Deux étapes de base : 1) Extraction, 2) Fractionnement

1. Extraction des LGN
   Méthode d’absorption
   • Similaire à l’utilisation de l’absorption pour la déshydratation, en utilisant une huile absorbante différente pour les hydrocarbures.

   Procédé d’expansion cryogénique

   • Abaissement de la température du flux gazeux à environ -120°F par expansion et réfrigération externe
2. Fractionnement du liquide de gaz naturel – fonctionne comme l’unité des fins de lumière
   • Dééthaniseur – sépare l’éthane du flux de LGN
   • Dépropaniseur – sépare le propane.
   • Débutaniseur – fait bouillir les butanes
   • Séparateur de butane ou déisobutaniseur – sépare les iso et n-butanes.

L’extraction des LGN peut être effectuée par absorption dans une huile qui absorbe sélectivement les hydrocarbures plus lourds que le méthane, ou par une expansion cryogénique et une réfrigération externe pour condenser les LGN.

Après l’extraction des LGN, le flux de gaz naturel traité qui est, maintenant, principalement du méthane, ou un gaz conforme aux spécifications du gaz naturel est envoyé au pipeline pour être transporté au point d’utilisation. Les LGN extraits, quant à eux, sont envoyés vers une unité de fractionnement qui fonctionne comme l’unité de fin de ligne légère d’une raffinerie, comme indiqué dans la leçon 5, séparant l’éthane, le propane, le butane et le naphta (>C5, essence naturelle). Notez que l’unité de fractionnement peut également inclure un séparateur de butane ou un déisobutaniseur pour séparer le n-butane et l’iso-butane. Vous vous souvenez peut-être de la leçon 8, l’iso-butane est une charge d’alimentation pour l’alkylation afin de produire de l’essence à indice d’octane élevé lorsqu’il est mis en réaction avec des oléfines en C3 et C4. Les LGN provenant de gaz très acides peuvent nécessiter un traitement supplémentaire pour éliminer les mercaptans et autres espèces de soufre avant que les LGN ne quittent l’usine de traitement.

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